礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩振動特性及有限元分析研究.pdf

1、礦井提升機是礦產(chǎn)開采中的關(guān)鍵機械設(shè)備，承擔著下放物料、設(shè)備、人員和提升礦產(chǎn)、人員的重任，素有“咽喉”之稱，在豎井開采方式中，更是聯(lián)系地面和井下的唯一通道。提升系統(tǒng)包含了機械、電子和液壓設(shè)備，系統(tǒng)的異常振動對設(shè)備的正常工作造成了嚴重影響，縮短了提升鋼絲繩的使用壽命，也威脅著人員的安全。目前，對于提升系統(tǒng)的縱向振動研究較多，而橫向振動和縱向-橫向耦合振動以及振動的控制策略研究較少。基于以上原因，有必要對礦井提升系統(tǒng)展開深入研究。本文以礦井提

2、升系統(tǒng)鋼絲繩為研究對象，綜合運用理論分析和數(shù)值模擬方法，對鋼絲繩的動力學和靜力學進行了研究，主要工作如下：
　　首先，簡單介紹了礦井提升機的作用、類型、結(jié)構(gòu)及發(fā)展，提升系統(tǒng)，以及提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、分類和選擇。
　　接著，對提升系統(tǒng)進行簡化，應(yīng)用能量法，基于 Hamilton原理依次建立了提升系統(tǒng)變長度柔性鋼絲繩的縱向振動、橫向振動以及縱向-橫向耦合振動的運動微分方程。對于縱向振動，構(gòu)造提升系統(tǒng)的控制模型，并且推導(dǎo)出滿足兩個基

3、本條件的變結(jié)構(gòu)控制算法：①滿足系統(tǒng)運動要求，即在預(yù)定時間內(nèi)達到預(yù)定狀態(tài)②顯著減小振動幅度，最后基于Matlab軟件對鋼絲繩的動態(tài)特性進行模擬仿真。對于橫向振動和縱向-橫向耦合振動的運動方程，應(yīng)用伽遼金法對其求解，并且基于礦井提升系統(tǒng)的典型參數(shù)對簡化模型進行了檢驗。
　　最后，查閱所選鋼絲繩的相關(guān)參數(shù)，推導(dǎo)出鋼絲曲線方程，在 Pro/e中繪制出實體鋼絲繩，將三維模型模型導(dǎo)入 ANSYS中，依次對鋼絲繩芯股整體、芯股芯絲和側(cè)絲、芯股側(cè)